Cet anime est une nouvelle adaptation de Fate/Stay Night. L'histoire sera en partie originale par rapport au visual novel: Shirô Emiya est le fils adoptif de Kiritsugu Emiya, un mage ayant déjà participé à la "Guerre du Saint Graal". Cette guerre oppose 7 mages et 7 Servants, des "âmes héroïques" ramenés à la vie le temps des combats. 10 ans après son père, Shirô participera à une nouvelle guerre entre mages, accompagné du Servant de classe Saber. (Fate 2 route 2, suite directe de Fate/Zero)

Il y a de cela deux cents ans, les familles connues sous le nom des trois fondateurs, Einzbern, Matô et Tôsaka, ont travaillé ensemble afin d'invoquer le saint Graal, un objet mystique censé avoir le pouvoir de réaliser n'importe quel souhait. Cependant, si leur tentative fut un succès, ces derniers se rendirent compte que celui-ci ne pouvait satisfaire que le vœu d'une seule personne. Les trois familles rompirent alors leur alliance, et un combat sanguinaire éclata entre elles pour mettre la main sur l'artefact tant désiré. Depuis cet évènement, tous les soixante ans, le saint Graal apparaît et désigne sept individus en tant que Master. Ces derniers peuvent alors invoquer et commander l' esprit d'un héros afin de le faire combattre pour décider de celui qui méritera de voir son souhait être réalisé. De nos jours, alors que la quatrième guerre du saint Graal est sur le point de débuter, les premiers Master font leur apparition et commencent à se préparer au combat qui les attend. Entre alliances et trahisons, l'issue des futurs affrontements reste indéterminée, mais une chose est certaine : au final, un seul Master pourra poser ses mains ensanglantées sur le saint Graal. (Fate 2 route 1)

Il voulait la protéger. C’était son désir le plus profond. 10 ans après "La Guerre du Saint Graal" qui vit s'affronter les maîtres et leurs Servants, une nouvelle guerre éclate aujourd’hui dans la ville de Fuyuki. Shirô, fils adoptif d’un combattant de l’ancienne guerre, Kiritsugu Emiya, décide de prendre part à ce nouvel affrontement afin de tenir sa promesse envers son père. Aux côtés de Shirô se tient Sakura Matô, une jeune fille éprise de lui. Elle se rend chaque jour à son domicile pour lui préparer ses repas, apportant ainsi un peu de lumière dans sa vie. Mais depuis le début de "La Guerre du Saint Graal", l’air environnant est devenu bien plus pesant. Les meurtres se multiplient dans la ville de Fuyuki. Shirô décide de protéger Sakura. Aux côtés de Saber, le Servant auquel il a fait appel, Shirô rejoint le camp du mage Rin Tôsaka et prend part à la guerre. Mais lorsque des forces obscures viennent se mêler à la bataille, l’issue du combat devient incertaine …